專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合型等離子體材料表面改性裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種等離子體技術(shù)應(yīng)用的裝置，特別是應(yīng)用電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體對(duì)金屬材料，半導(dǎo)體材料，高分子材料進(jìn)行表面改性的裝置制造技術(shù)領(lǐng)域。
人們應(yīng)用冷等離子體對(duì)高分子材料進(jìn)行表面改性，通常采用電暈放電和低氣壓輝光放電兩種方法，如《SocietyofplasticsEngineers37thAnnualTechnicalConference》P724－7，在該文中的裝置包括高頻電源，高壓變壓器和處理設(shè)備控制臺(tái)，其中控制臺(tái)中還包括有絕緣材料包復(fù)的接地輥與電極，其裝置結(jié)構(gòu)如


圖1所示，
圖1是電暈放電處理的設(shè)備示意圖，該裝置由于在電極，薄膜和接地輥之間施加高頻高壓電源，電極和接地輥之間的空氣發(fā)生電離，形成氣體導(dǎo)體，可以發(fā)現(xiàn)氣體導(dǎo)體是一種淡蘭色的火花，即電暈。當(dāng)薄膜通過(guò)接地輥時(shí)，薄膜在整個(gè)電極寬度上暴露在電暈之下。
電暈過(guò)程產(chǎn)生游離基，氧原子與氧分子結(jié)合形成臭氧(O3)，這是一種強(qiáng)氧化劑。在電暈放電過(guò)程中，產(chǎn)生大量的臭氧，如果不充分排除，足以形成公害。
另外一種是低氣壓焊光放電裝置，它所產(chǎn)生的冷等離子體同樣可對(duì)高分子材料表面進(jìn)行改性處理，如參考文獻(xiàn)H.V.Boenig，F(xiàn)undamentalsofplasmaCheimstryandTechnology，P358TechnomicPuflishiogCO.INC1988.該文中所述裝置為具有平行板金屬內(nèi)電極的鐘罩形輝光放電裝置，如圖2所示圖2是一種輝光放電裝置圖。當(dāng)射頻或直流電源連接到兩電極上，電板之間即發(fā)生輝光放電，氣體被電離，樣品在電離的氣體中得到表面處理?？傊?，前述冷等離子體材料表面改性裝置均為單一型，或者是利用輝光放電裝置，或者是電暈放電裝置，無(wú)論是哪種裝置，其功能都單一，而且價(jià)格昂貴，尤其是電暈放電裝置是在空氣中進(jìn)行高電壓放電的，不利于研究空氣中每一種成分的作用機(jī)理和作用效果，特別是當(dāng)研究Ar、NH3、H2等氣體的改性效果時(shí)，這種裝置是不能完成的，單一的輝光放電裝置結(jié)構(gòu)也都比較簡(jiǎn)便，或者是無(wú)極放電，或者是有極放電，并且沒(méi)有設(shè)置調(diào)制放電電場(chǎng)的偏壓裝置。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足和缺點(diǎn)，提供一種新型的電暈，輝光放電復(fù)合型冷等離子體材料表面改性裝置，它能在一臺(tái)裝置上產(chǎn)生兩種類(lèi)型的放電，產(chǎn)生冷等離子體，實(shí)現(xiàn)一機(jī)兩用。特別是可以研究各種類(lèi)型工作氣體的電暈放電作用機(jī)理和改性效果，以及各種功能的輝光放電改性方法，以提高對(duì)材料表面的改性效率。
本實(shí)用新型是采用電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體進(jìn)行表面改性的裝置，因此結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，操作方便，功能多。尤其是在進(jìn)行電暈放電時(shí)，可預(yù)先抽空反應(yīng)室，再充入需要的工作氣體，從而可研究各種工作氣體對(duì)材料表面改性的作用機(jī)理和作用效果。另外在輝光放電時(shí)，可以是無(wú)極放電，也可有極放電，并加有偏壓電極，提高改性效果。如表(1)、(2)所示的改性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
表(1)PP表面改性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表(2)不同條件下LDPE的表面能
* ys＝y(tǒng)ds＋yps** yds％＝y(tǒng)ds／(yds＋yps)×100％yps％＝y(tǒng)ps／(yds＋yps)×100％
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出。
圖(3)是根據(jù)本實(shí)用新型提出的電暈，輝光放電復(fù)合型冷等離子體材料表面改性裝置的結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖(3)詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
圖面說(shuō)明如下1、反應(yīng)室蓋板2、蓋板活頁(yè)3、上法蘭盤(pán)4、輝光放電外電極5、輝光放電內(nèi)電極6、調(diào)節(jié)套7、硬質(zhì)玻璃圓筒8、偏壓電極9、電暈放電或輝光放電地電極10、電暈放電或輝光放電導(dǎo)電棒11、加溫或冷卻水管12、絕緣柱13、下法蘭盤(pán)14、抽氣出口15、支撐桿16、電暈放電電極17、地電極支架18、調(diào)節(jié)套19、偏壓電極導(dǎo)棒20、熱偶規(guī)管接頭該裝置由以下三部分組成第一部分是反應(yīng)室系統(tǒng)，包括硬質(zhì)玻璃圓筒(直徑φ230mm／高度250mm)(7)，上法蘭盤(pán)(3)，反應(yīng)室蓋板(1)和帶有抽氣出口(14)的下法蘭盤(pán)(13)，它們通過(guò)真空橡膠密封圈進(jìn)行真空密封形成反應(yīng)室。上蓋板(1)和上法蘭盤(pán)(3)通過(guò)活頁(yè)(2)相連，使上蓋板(1)自由開(kāi)啟。第二部分是電極系統(tǒng)，包括輝光放電的外電極(4)，內(nèi)電極(5)和(9)當(dāng)外接RF電源連接到輝光放電外電極(4)，上則可進(jìn)行無(wú)極輝光放電，當(dāng)外接RF或DC電源連接到內(nèi)電板(5)和(9)上，則可進(jìn)行有極輝光放電，內(nèi)電極(5)可通過(guò)調(diào)節(jié)套(6)調(diào)節(jié)兩內(nèi)電板(5和9)之間的間距。偏壓電極(8)可通過(guò)偏壓電極導(dǎo)電棒(19)和外接偏壓電源相連，并可通過(guò)調(diào)節(jié)套(18)在輝光放電內(nèi)電板(5)和(9)之間改變位置，即改變場(chǎng)強(qiáng)。電極系統(tǒng)還包括電暈放電電極(16)和地電極(9)(與輝光放電內(nèi)電極兼用)，電暈放電電極(16)通過(guò)電暈放電導(dǎo)電棒(10)和外接高壓電源的高壓端相連，即可對(duì)地電極(9)進(jìn)行電暈放電，地電極(9)通過(guò)地電極支架(17)連接在下法蘭盤(pán)(13)上。由聚四氟乙烯或陶瓷等銫緣材料制成的銫緣柱(12)可保證高壓引線與周?chē)浼母邏航^緣。第三部分是真空密封，抽氣及真空測(cè)量系統(tǒng)，硬質(zhì)玻璃反應(yīng)筒(7)，通過(guò)真空橡膠密封圈來(lái)真空密封，通過(guò)抽氣口(14)連接到機(jī)械泵上進(jìn)行抽氣，并可通過(guò)熱電偶規(guī)管接頭(20)測(cè)量反應(yīng)室內(nèi)真空度，熱偶規(guī)管接頭(20)焊在下法蘭盤(pán)(13)上。另外，可通過(guò)加溫或冷卻水管(11)來(lái)調(diào)節(jié)改性樣品的反應(yīng)溫度，加熱或冷卻水管(11)密封穿過(guò)，另外在該裝置上采用四根支撐桿(15)聯(lián)接在上、下法蘭盤(pán)(3)、(13)之間，分擔(dān)在真空狀態(tài)下反應(yīng)室所受到的大氣壓力，以降低對(duì)玻璃反應(yīng)室抗大氣壓強(qiáng)機(jī)械能力的要求。整個(gè)裝置除反應(yīng)室用硬質(zhì)玻璃制做，絕緣柱(12)用聚四氟乙烯或陶瓷等絕緣材料制做外，其它均為不銹鋼等金屬材料制做。
權(quán)利要求1.一種電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體材料表面改性裝置，該裝置有一個(gè)上、下裝有法蘭盤(pán)(3)、(13)的硬質(zhì)玻璃圓筒，反應(yīng)室蓋板通過(guò)蓋板活頁(yè)(2)和真空橡膠圈密封在上法蘭盤(pán)(3)上，構(gòu)成反應(yīng)室，還包括有一輝光放電外電極(4)，內(nèi)電極(5)，偏壓電極(8)，導(dǎo)電棒(10)，和偏壓電極導(dǎo)電棒(19)，下法蘭盤(pán)(13)還備有規(guī)管接頭(20)和抽氣出口(14)；其特征在于輝光放電內(nèi)電極即電暈放電地電極(9)通過(guò)地電極支架(17)固定在下法蘭盤(pán)(13)上；反應(yīng)室內(nèi)固定在下法蘭盤(pán)(13)上的絕緣柱(12)與電暈放電導(dǎo)電棒密配；四根金屬支撐桿(15)固定在上，下法蘭盤(pán)(3)，(13)之間。
2.按權(quán)利要求1所述的電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體材料表面改性裝置，其特征在于所說(shuō)的絕緣柱(12)是用聚四氟乙烯，陶瓷絕緣材料制做的。
3.按權(quán)利要求1所述的電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體材料表面改性裝置，其特征在于所說(shuō)的輝光放電外電極(4)，內(nèi)電極(5)，調(diào)節(jié)套(6)、(18)，偏壓電極(6)，電暈放電電極(9)，電暈放電或輝光放電導(dǎo)電棒(10)，支撐桿(15)，偏壓電極導(dǎo)電棒(19)是用不銹鋼、金屬材料制做的。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種等離子體技術(shù)應(yīng)用的裝置，特別是應(yīng)用電暈、輝光放電復(fù)合型冷等離子體對(duì)金屬材料、半導(dǎo)體材料，高分子材料進(jìn)行表面改性的裝置制造技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型提供一種集電暈放電和輝光放電于一臺(tái)設(shè)備上，它由反應(yīng)室系統(tǒng)，電極系統(tǒng)，真空密封和抽氣及真空測(cè)量系統(tǒng)三大部分組成，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，一機(jī)兩用，操作方便，尤其是在進(jìn)行電暈放電時(shí)，可預(yù)先抽空反應(yīng)室，再充入所需工作氣體，從而可研究各種氣體，對(duì)材料表面改性的作用機(jī)理。
文檔編號(hào)C23C14/34GK2138651SQ9223200
公開(kāi)日1993年7月21日 申請(qǐng)日期1992年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月4日
發(fā)明者胡建芳, 錢(qián)露茜, 李和利, 馬巖, 郭淑靜 申請(qǐng)人:中央民族學(xué)院